(57)【要約】【課題】  ヒータによって燃料を加熱することのできる燃料噴射装置において、ヒータの熱伝達効率の低下や燃料供給経路の断面積の減少を抑制する。【解決手段】  燃料中の物質の堆積を抑制する手段として、ヒータ３０の表面に、平面部３２ａおよび膨出部３２ｂからなる凹凸構造を形成する。凹凸構造によってヒータ３０の表面積が大きくなる結果、放熱性が高まり、ヒータ３０の表面の温度上昇が抑制され、燃料中の物質の堆積が抑制される。凹凸構造によってヒータ３０の近傍の燃料の流れの乱れが促進され、燃料中の物質の堆積が抑制される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を加熱するためのヒータを弁本体の燃料通路中に有する燃料噴射装置であって、
前記ヒータの表面への燃料中の物質の堆積を抑制する手段を備えたことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
前記堆積を抑制する手段は、前記ヒータの表面に形成された凹凸構造であることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
前記ヒータは前記燃料通路を長手方向として伸びる棒状であり、前記堆積を抑制する手段は、前記ヒータの表面に形成された螺旋溝であることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
前記堆積を抑制する手段は、前記ヒータの表面に水素を供給する水素供給装置であることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料噴射装置であって、
前記水素供給装置は、前記ヒータに設けられ前記ヒータの表面に開口する内腔を有することを特徴とする燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に関し、とくに燃料を昇温させるためのヒータを備えたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料を昇温させるヒータを内燃機関の燃料噴射弁に設ける種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１ないし同３参照）。燃料が昇温されると、燃料の微粒化および気化が促進され、これによって寒冷時の始動が容易になり、燃費が向上し、排気の浄化も良好になるものと期待される。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１３３３０１号公報
【特許文献２】特開平５−３０６６６２号公報
【特許文献３】特開２００２−２９５３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ヒータの高温に起因して、燃料に接しているヒータの表面に、カーボンなどの燃料中の物質が堆積する場合がある。堆積したカーボンは、ヒータの熱伝達効率を低下させるほか、燃料供給経路の断面積を減少させ、燃料供給量の正確な調整に悪い影響を与えるおそれがある。
【０００５】
そこで本発明の目的は、ヒータによって燃料を加熱することのできる燃料噴射装置において、ヒータの熱伝達効率の低下や燃料供給経路の断面積の減少を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による燃料噴射装置は、燃料を加熱するためのヒータを弁本体の燃料通路中に有する燃料噴射装置であって、前記ヒータの表面への燃料中の物質の堆積を抑制する手段を備えたことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明では、ヒータの表面への燃料中の物質の堆積が抑制されるので、ヒータの熱伝達効率の低下や、燃料供給経路の断面積の減少を抑制することができる。
【０００８】
堆積を抑制する手段は、ヒータの表面に形成された凹凸構造であってもよい。この凹凸構造によってヒータの表面積が大きくなる結果、放熱性が高まり、ヒータの表面の温度上昇が抑制され、燃料中の物質の堆積が抑制される。また、凹凸構造によってヒータの近傍の燃料の流れの乱れが促進され、燃料中の物質の堆積が抑制される。
【０００９】
ヒータが燃料通路を長手方向として伸びる棒状である場合には、堆積を抑制する手段として、ヒータの表面に螺旋溝を形成するのが好適である。この螺旋溝によって、螺旋溝内の燃料の流速が増大される。この螺旋溝内の燃料と、螺旋溝外の燃料との流速の速度差によって、燃料の流れの乱れが促進され、燃料中の物質の堆積が抑制される。
【００１０】
堆積を抑制する手段は、ヒータの表面に水素を供給する水素供給装置であってもよい。燃料中に含まれる炭化水素ＨＣは、ヒータの表面で水素Ｈが脱離され、Ｃ−Ｃ結合により堆積物となる。しかし、本発明では水素供給装置によってヒータの表面に水素Ｈを供給するので、このＣ−Ｃ結合が抑制され、堆積を抑制することができる。
【００１１】
このような水素供給装置は、ヒータに設けられヒータの表面に開口する内腔を有していてもよい。このような構造を採用すれば、ヒータのサイズの増大を抑制できる。
【００１２】
なお、本発明における堆積を抑制する手段は、単独で用いてもよく、また複数種類のものを組み合わせて用いてもよい。
【００１３】
本発明の実施形態について、以下に図面に従って説明する。図１は本発明が適用される車両の燃料供給系の構成を概略的に示す概念図である。本発明が適用される車両のエンジンは、ディーゼル軽油を燃料とする内燃機関であり、複数(例えば４個）の図示しない気筒を備えている。各気筒には、それぞれインジェクタ１、三方電磁弁２、および逆止弁３が設けられている。
【００１４】
全ての気筒は単一のコモンレール７に接続されている。コモンレール７は燃料タンク５に接続されており、燃料タンク５からコモンレール７への燃料供給経路中には、燃料ポンプ６が設けられている。コモンレール９の内部の圧力は、リリーフ弁８によって、所定の基準圧力を上回らないように調整される。
【００１５】
インジェクタ１は、噴射される燃料の供給口である噴射燃料ポート１１と、インジェクタ１を流体圧で制御するための燃料の供給口である制御燃料ポート１２とを有する。三方電磁弁２と噴射燃料ポート１１との間には、供給方向の燃料のみ通過を許容する逆止弁３が設けられている。三方電磁弁２と制御燃料ポート１２との間であって、噴射燃料ポート１１側との分岐点の下流側には、オリフィス４が設けられている。
【００１６】
三方電磁弁２は二位置弁であり、コモンレール７側のポートを閉鎖しつつインジェクタ１側のポートと低圧リターン経路９とを連通させるオン状態と、低圧リターン経路９側のポートを閉鎖しつつコモンレール７とインジェクタ１側とを連通させるオフ状態との間で動作する。三方電磁弁２は、図示しない電子制御装置の制御出力に従って動作する。
【００１７】
燃料タンク５に貯留されている燃料は、燃料ポンプ６によって加圧されてコモンレール７に供給される。三方電磁弁２の動作によって、加圧された燃料がインジェクタ１の噴射燃料ポート１１および制御燃料ポート１２に、制御されたタイミングで供給される。
【００１８】
図２はインジェクタ１を示す断面図である。インジェクタ１は、概ね有底筒状の本体２０を有する。本体２０の先端部には、概ね筒状のノズル２１が、キャップ２２によって固定されており、ノズル２１の内腔には、ニードル弁２３が軸方向に移動可能にセットされている。本体２０には制御室２４が形成されており、制御室２４には、ニードル弁２３の基部２３ａが挿入されている。ニードル弁２３の基部２３ａは、スプリング２５によって突出方向に付勢されている。
【００１９】
噴射燃料ポート１１は、本体２０の内腔２６に接続している。制御燃料ポート１２は、本体２０の制御燃料通路２７を経由して、制御室２４に接続している。
【００２０】
本体２０の内腔２６には、ヒータ３０が挿入され固定されている。ヒータ３０は周知のグロープラグであり、窒化ケイ素などのセラミックスの内部に加熱要素を埋設した電熱式の加熱手段である。ヒータ３０の中間部３１は断面が円形であり、その外面と内腔２６の内径との間には、噴射燃料が流れるための隙間が形成されている。ヒータ３０の先端部３２は、中間部３１よりも小径にされている。ヒータ３０の加熱要素は、先端部３２の内部に設けられている。
【００２１】
図３および図４に示されるように、先端部３２の表面には、燃料中の物質の堆積を抑制する手段として、微細な凹凸構造が形成されている。この凹凸構造は、概ね六角形の平面からなる平面部３２ａと、概ね六角形の曲面からなる膨出部３２ｂから構成されている。図３では膨出部３２ｂはハッチングで示している。
【００２２】
以上のとおり構成された本実施形態の動作について、以下に説明する。いま、電子制御装置の制御出力によって、三方電磁弁２がオン状態にされると、コモンレール７側のポートが閉鎖され、また、インジェクタ１側のポートと低圧リターン経路９とが連通させられる。これによって制御室２４および制御燃料通路２７の内部の圧力が低下するが、他方、インジェクタ１の噴射燃料側は逆止弁３の閉塞によって高圧に維持されている。したがって、ニードル弁２３は図２における上側に移動し、これによって、内腔２６に高圧で蓄積されている噴射燃料がノズル２１から噴射される。
【００２３】
また、電子制御装置の制御出力によって、三方電磁弁２がオフ状態にされると、低圧リターン経路９側のポートが閉鎖され、また、コモンレール７とインジェクタ１側のポートとが連通させられる。これによって、コモンレール７内の高圧が、逆止弁３を開いて噴射燃料ポート１１および内腔２６内に作用すると共に、オリフィス４を介して、制御室２４内に作用する。したがって、ニードル弁２３の基部２３ａを挟む図２中上下の圧力は均衡するが、基部２３ａはスプリング２５によって先端側に付勢されているので、ニードル弁２３はインジェクタ１の先端側に移動する。これによってニードル弁２３が閉じ、燃料の噴射が終了させられる。
【００２４】
ここで、本実施形態では、先端部３２の表面に凹凸構造を備えたので、ヒータ３０の表面への燃料中の物質の堆積が抑制される。したがって、ヒータ３０の熱伝達効率の低下や、燃料供給経路の断面積の減少を抑制することができる。
【００２５】
また、本実施形態では、堆積を抑制する手段として、ヒータ３０の表面に形成された凹凸構造を採用したので、この凹凸構造によってヒータ３０の表面積が大きくなる結果、放熱性が高まり、ヒータ３０の表面の温度上昇が抑制され、燃料中の物質の堆積が抑制される。また、凹凸構造によってヒータ３０の近傍の燃料の流れの乱れが促進され、燃料中の物質の堆積が抑制される。
【００２６】
また、本実施形態では、複数の膨出部３２ｂを互いに隣接させず、膨出部３２ｂの周囲を平面部３２ａで取り囲むようにしたので、膨出部３２ｂの下流側における燃料の流れの滞留および渦流の発生が抑制され、これによって堆積を一層効果的に抑制することができる。
【００２７】
なお、ヒータ３０の表面に形成する凹凸構造としては、例えば平面部を設けずに円柱形の先端部３２の表面に円形や楕円形の膨出部を散点状に設けるなど、様々な変形が可能である。
【００２８】
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、上述した第１実施形態におけるヒータ３０の先端部３２に代えて、図５に示されるような先端部１３２を用いるものである。先端部１３２は、円柱形の表面部１３２ａに、燃料中の物質の堆積を抑制する手段として、螺旋溝１３２ｂを設けたものである。第２実施形態の残余の構成は上記第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００２９】
この第２実施形態では、燃料の流れと螺旋溝１３２ｂとの相互作用によって、螺旋溝１３２ｂ内の燃料の流速が増大される。このため、螺旋溝１３２ｂ内の燃料の流れｓ１と、螺旋溝１３２ｂ外の燃料の流れｓ２との間で、流速の速度差が生じる。したがって、この第２実施形態では、上記第１実施形態と同様の効果に加えて、燃料の流れの乱れの促進によって、燃料中の物質の堆積が一層効果的に抑制される。
【００３０】
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態は、上述した第１実施形態におけるヒータ３０に代えて、図６に示されるようなヒータ２３０を用いるものである。このヒータ２３０は、内部に長手方向の内腔２３０ａを有する。内腔２３０ａは、先端部２３２の内部で分岐し、先端部２３２の表面の孔２３２ａで外部と連通する。内腔２３０ａの基部側は、水素供給源２３３に接続されている。水素供給源２３３は、例えば加圧水素タンクや、水素吸蔵金属と電熱式ヒータとの組合せなど、各種のものを採用できる。水素供給源２３３、内腔２３０ａ、および両者を連結する配管により、ヒータ２３０の表面に水素を供給するための水素供給装置が構成される。第３実施形態の残余の構成は上記第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００３１】
このように構成された第３実施形態では、ヒータの表面に水素を供給する水素供給装置が、堆積を抑制する手段として機能する。燃料中に含まれる炭化水素ＨＣは、ヒータ２３０の表面で水素Ｈが脱離され、Ｃ−Ｃ結合により堆積物となる。しかし、本実施形態では水素供給装置によってヒータ２３０の表面に水素Ｈを供給するので、このＣ−Ｃ結合が抑制され、堆積を抑制することができる。
【００３２】
なお、水素供給装置としては様々な構成を採用できるが、本実施形態では、ヒータ２３０に設けられヒータ２３０の表面に開口する内腔２３０ａを有することとしたので、ヒータ２３０の外部に水素供給装置を配設する構造に比して、ヒータ２３０のサイズの増大を抑制することができる。
【００３３】
なお、上記実施形態では、本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。例えば、本発明における燃料中の物質の付着または堆積を抑制する手段としては、フィンやデフレクタなど上述したもの以外のヒータの表面積を増大する構造ないし手段、および／または燃料の流れの乱れを促進する構造ないし手段を採用できる。また、本発明における燃料中の物質の堆積を抑制する手段は、単独で用いてもよく、また複数種類のものを組み合わせて用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明が適用される車両の燃料供給系の構成を概略的に示す概念図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るインジェクタを示す断面図である。
【図３】第１実施形態におけるヒータの要部を示す正面図である。
【図４】図３のヒータのＡ−Ａ線断面図である。
【図５】第２実施形態におけるヒータの要部を示す正面図である。
【図６】第２実施形態におけるインジェクタの要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１        インジェクタ
１１      噴射燃料ポート
１２      制御燃料ポート
３０，２３０      ヒータ
３２，１３２      先端部
３２ａ    平面部
３２ｂ    膨出部
１３２ｂ  螺旋溝
２３０ａ  内腔
２３３    水素供給源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006188951.tif 000007
【図６】
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